Экспертные системы и системы поддержки принятия решений, моделирования и прогнозирования проф.деятельности.

1. Системы поддержки принятия решений

Система поддержки принятия решений или СППР (Decision Support Systems, DSS) — это компьютерная система, которая путем сбора и анализа большого количества информации может влиять на процесс принятия решений организационного плана в бизнесе и предпринимательстве. Интерактивные системы позволяют руководителям получить полезную информацию из первоисточников, проанализировать ее, а также выявить существующие бизнес-модели для решения определенных задач. С помощью СППР можно проследить за всеми доступными информационными активами, получить сравнительные значения объемов продаж, спрогнозировать доход организации при гипотетическом внедрении новой технологии, а также рассмотреть все возможные альтернативные решения.

Теоретические исследования в области разработки первых систем поддержки принятия решений проводились в технологическом институте Карнеги в конце 50-х начале 60-х годов XX века. Объединить теорию с практикой удалось специалистам из Массачусетского технологического института в 60-х годах. В середине и конце 80-х годов XX столетия стали появляться такие системы, как EIS, GDSS, ODSS. В 1987 году компания Texas Instruments разработала для United Airlines Gate Assignment Display System. Это позволило значительно снизить убытки от полетов и отрегулировать управление различными аэропортами, начиная от Международного аэропорта O’Hare в Чикаго и заканчивая Stapleton в Денвере, штат Колорадо. В 90-х годах сфера возможностей СППР расширялась благодаря внедрению хранилищ данных и инструментов OLAP. Появление новых технологий отчетности сделало СППР незаменимой в менеджменте.

Рис.1 – Эволюция концепций систем поддержки принятия решений

Классификации

По взаимодействию с пользователем выделяют три вида СППР:

- пассивные помогают в процессе принятия решений, но не могут выдвинуть конкретного предложения;

- активные непосредственно участвуют в разработке правильного решения;

- кооперативные предполагают взаимодействие СППР с пользователем. Выдвинутое системой предложение пользователь может доработать, усовершенствовать, а затем отправить обратно в систему для проверки. После этого предложение вновь представляется пользователю, и так до тех пор, пока он не одобрит решение.

По способу поддержки различают:

- модельно-ориентированные СППР, используют в работе доступ к статистическим, финансовым или иным моделям;

- СППР, основанные на коммуникациях, поддерживают работу двух и более пользователей, занимающихся общей задачей;

- СППР, ориентированные на данные, имеют доступ к временным рядам организации. Они используют в работе не только внутренние, но и внешние данные;

- СППР, ориентированные на документы, манипулируют неструктурированной информацией, заключенной в различных электронных форматах;

- СППР, ориентированные на знания, предоставляют специализированные решения проблем, основанные на фактах.

По сфере использования выделяют общесистемные и настольные СППР. Общесистемные работают с большими СХД и применяются многими пользователями. Настольные являются небольшими системами и подходят для управления с персонального компьютера одного пользователя.

Функциональные СППР вляются наиболее простыми с точки зрения архитектуры. Они распространены в организациях, не ставящих перед собой глобальных задач и имеющих невысокий уровень развития информационных технологий. Отличительной особенностью функциональных СППР является то, что анализу подвергаются данные, содержащиеся в операционных системах.

Преимуществами подобных СППР являются компактность из-за использования одной платформы и оперативность в связи с отсутствием необходимости перегружать данные в специализированную систему.

Из недостатков можно отметить следующие: сужение круга вопросов, решаемых с помощью системы, снижение качества данных из-за отсутствия этапа их очистки, увеличение нагрузки на операционную систему с потенциальной возможностью прекращения ее работы. [1, c.342]

СППР, использующие независимые витрины данных применяются в крупных организациях, имеющих несколько подразделений, в том числе отделы информационных технологий. Каждая конкретная витрина данных создается для решения определенных задач и ориентирована на отдельный круг пользователей. Это значительно повышает производительность системы. Внедрение подобных структур достаточно просто. Из отрицательных моментов можно отметить то, что данные многократно вводятся в различные витрины, поэтому могут дублироваться.

Это повышает затраты на хранение информации и усложняет процедуру унификации. Наполнение витрин данных достаточно сложно в связи с тем, что приходится использовать многочисленные источники. Отсутствует единая картина бизнеса организации, вследствие того что нет окончательной консолидации данных.

СППР на основе двухуровневого хранилища данных. Используется в крупных компаниях, данные которых консолидированы в единую систему. Определения и способы обработки информации в данном случае унифицированы. На обеспечение нормальной работы подобной СППР требуется выделить специализированную команду, которая будет ее обслуживать.

Такая архитектура СППР лишена недостатков предыдущей, но в ней нет возможности структурировать данные для отдельных групп пользователей, а также ограничивать доступ к информации. Могут возникнуть трудности с производительностью системы.

СППР на основе трехуровневого хранилища данных. Такие СППР применяют хранилище данных, из которого формируются витрины данных, используемые группами пользователей, решающих сходные задачи.

Таким образом, обеспечивается доступ как к конкретным структурированным данным, так и к единой консолидированной информации. Наполнение витрин данных упрощается ввиду использования проверенных и очищенных данных, находящихся в едином источнике. Имеется корпоративная модель данных.

Такие СППР отличает гарантированная производительность. Но существует избыточность данных, которая ведет к росту требований на их хранение. Кроме того, необходимо согласовать подобную архитектуру с множеством областей, имеющих потенциально различные запросы.

Структура СППР

Выделяют четыре основных компонента:

- информационные хранилища данных;

- средства и методы извлечения, обработки и загрузки данных (ETL);

- многомерная база данных и средства анализа OLAP;

- средства Data Mining.

Преимущества. СППР позволяет облегчить работу руководителям предприятий и повысить ее эффективность. Они значительно ускоряют решение проблем в бизнесе.

СППР способствуют налаживанию межличностного контакта. На их основе можно проводить обучение и подготовку кадров. Данные информационные системы позволяют повысить контроль над деятельностью организации.

Наличие четко функционирующей СППР дает большие преимущества по сравнению с конкурирующими структурами. Благодаря предложениям, выдвигаемым СППР, открываются новые подходы к решению повседневных и нестандартных задач.

Динамическое моделирование. Особый класс систем стратегического управления и поддержки принятия решений представляют собой системы, позволяющие осуществлять динамическое моделирование процессов.

При использовании методов динамического моделирования деятельность компании описывается в виде математической модели, в которой все бизнес-задачи и процессы представляются как система взаимосвязанных вычисляемых показателей.

 

2. Экспертные информационные системы

Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем. Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла. Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость. Все это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем. Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений.

Однако имеются три существенных различия:

Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень её понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности. Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение. Третье отличие связано с использованием нового компонента информационной технологии знаний. Основные компоненты. Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются: интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Рис. 2 – Архитектура экспертной системы

Интерфейс пользователя. Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений: объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий; объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи. Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.

База знаний. Она содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется. Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил. Интерпретатор. Это часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы. Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных. Модуль создания системы. Он служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.

Для представления базы знаний специально разработаны языки Лисп и Пролог, хотя можно использовать и любой известный алгоритмический язык.

Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний.

 

3. Связь типов информационных систем с задачами принятия решений

Применяются отдельные модели и методы для принятия оптимальных решений.

Отметим, что в существенной мере характер всех поколений систем и их концепций определялся техническими возможностями обработки информации, имеющимися на тот период.

Системы автоматизации конторской деятельности реализовывали распределенные базы данных. Устранялась излишняя централизация. Появились локальные вычислительные сети на базе средних ЭВМ. Уровень поддержки решений — информационный, применяются отдельные модели и методы для принятия оптимальных решений. OAS — это компьютерная система для выполнения комплекса операций функционирования системы управления как таковой.

Следующий этап — системы DDS. DDS — это диалоговая компьютерная система, использующая формализованные правила и модели объекта управления совместно с базой данных и личным опытом менеджера для выработки и проверки вариантов управленческих решений. Как видим, система этого рода не обеспечивает информационно процесс принятия решений, а участвует в нем. [2, c.76]

Вершиной развития информационных систем являются экспертные системы (ES). Экспертная система — это компьютерная система, использующая знания одного или нескольких экспертов, представленные в некотором формальном виде, для решения задач принятия решений (ESS — это вариант решений DSS для высшего руководства).

Кроме указанных выше существовали и другие, в той или иной мере соединявшие в себе черты различных типов систем. Например, концепция управления информационными ресурсами (IRM — Information Resource Management) — предоставление возможностей принятия решений на основе информационного продукта, поступающего извне и изнутри, управление источниками и средствами создания информационного продукта.

Далее в таблице показано, кто является пользователем различных типов информационных систем, как эти системы связаны с задачами принятия решений.

 

Рис. 3 – Пользователи различных типов информационных систем

 

Таблица 1 – Связь типов информационных систем с задачами принятия решений

Тип ЗПР	Организационный уровень
	Управление операциями	Менеджмент	Стратегическое планирование
Структуризованная	Учет дебиторской задолженности (TPS)	Анализ бюджета
Полуструктуризованная	Управление запасами	Краткосрочное прогнозирование (MIS)	Размещение производства (DSS)
Неструктурированная	Календарное планирование проекта Финансовый менеджмент	Подготовка бюджета (ESS) Программа продажи	Решение о запуске новых продуктов Отношения с поставщиками и потребителями

 

Фаза развития	Описание функции	Примеры инструментария
Ранняя	Вычисления	Калькуляторы, первые компьютерные программы, статистические модели, простейшие модели исследования операций
Промежуточная	Поиск хранение и отображение Информации для принятия решений	Системы управления базами данных, файловые системы
Текущая	Выполнение вычислений для принятия решения на отобранной информации, запросные системы с дружелюбным интерфейсом, анализ типа «что, если...»	Финансовые модели, электронные таблицы, модели исследования операций, системы автоматического проектирования, системы принятия решений
Начинающаяся сегодня и продолжающаяся в будущем	Взаимодействие с лицом, принимающим решения, для облегчения формулирования и выполнения интеллектуальных шагов процесса принятия решений	Экспертные системы

Системы всех типов создавались в конечном итоге для того, чтобы улучшить, облегчить (и удешевить) процесс выработки управленческих решений. С течением времени — это «функция помощи», выполняемая автоматизированными информационными системами. Об этом дает представление табл. 2.

 

Таблица 2 – Содержание «функции помощи» автоматизированных информационных систем в процессе принятия решений

 

Исторически первым объектом автоматизации в процессе принятия решений был выбор решения. Дальнейшее развитие расширяло зону автоматизации (формирование множества альтернатив, формализация проблемы). Наконец, типичная область приложения современных экспертных систем — это диагностика, т.е. как раз выявление, уточнение проблемы.

Эволюцию информационных систем можно рассматривать и с позиции их влияния на организацию, встраивание информационной системы в действующую бизнес-форму или изменение ее. Это видно из табл. 3.

 

Таблица 3 – Интеграция информационных систем

	Продуктивность	Эффективность	Деловая интеграция
Внутренний фокус	Традиционная обработка данных (расчеты, платежные ведомости)	«Сердцевые» («сущностные») операционные системы (on-line, реального времени, MIS)	Внутренняя интеграция (связи «end-to-end»)
Внешний фокус	Электронный обмен данными (прямое командование, накладные)	Рационализация процессов. Деление информации (уровни хранения, ценовые файлы)	Внешняя интеграция (оптимизация цели-предложения)
	Принимает текущую бизнес-форму		Изменяет бизнес-форму

 

 

Исходя из всего выше сказанного можно сделать следующие выводы:

Система поддержки принятия решений или СППР (Decision Support Systems, DSS) — это компьютерная система, которая путем сбора и анализа большого количества информации может влиять на процесс принятия решений организационного плана в бизнесе и предпринимательстве. Интерактивные системы позволяют руководителям получить полезную информацию из первоисточников, проанализировать ее, а также выявить существующие бизнес-модели для решения определенных задач.

С помощью СППР можно проследить за всеми доступными информационными активами, получить сравнительные значения объемов продаж, спрогнозировать доход организации при гипотетическом внедрении новой технологии, а также рассмотреть все возможные альтернативные решения.

СППР позволяет облегчить работу руководителям предприятий и повысить ее эффективность. Они значительно ускоряют решение проблем в бизнесе.

СППР способствуют налаживанию межличностного контакта. На их основе можно проводить обучение и подготовку кадров. Данные информационные системы позволяют повысить контроль над деятельностью организации.

Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем.

Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения.

Различают два вида объяснений: объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий; объяснения полученного решения проблемы.

После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи.

Системы всех типов создавались в конечном итоге для того, чтобы улучшить, облегчить (и удешевить) процесс выработки управленческих решений. С течением времени — это «функция помощи», выполняемая автоматизированными информационными системами.

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Угринович Н.Д, Информатика и ИКТ (профильный уровень) 10 кл. БИНОМ, 2010
2. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ (профильный уровень) 11 кл. БИНОМ, 2010
3. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ (базовый уровень) 11 кл. БИНОМ, 2010
4. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ (базовый уровень) 10 кл. БИНОМ, 2010
5. Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика и ИКТ (базовый уровень) 10-11 кл БИНОМ
6. Михеева Е.В., Титова О.И. Информатика: учебник для студ. сред. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2008
7. Макарова Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф. / Под ред. Макаровой Н.В. Информатика и ИКТ (базовый уровень) 10 кл. Питер Пресс, 2010
8. Макарова Н.В., Николайчук Г.С., Титова Ю.Ф. / Под ред. Макаровой Н.В. Информатика и ИКТ (базовый уровень) 11 кл. Питер Пресс, 2010
9. Гейн А.Г., Ливчак А.Б., Сенокосов А.И. и др. Информатика и ИКТ (базовый и профильный уровни) 10 кл. Просвещение, 2010
10. Гейн А.Г., Сенокосов А.И. Информатика и ИКТ (базовый и профильный уровни) 11 кл. Просвещение, 2010
11. Экспертные системы: учеб. / Под ред. А.Ю. Телкова. – Воронеж: ВГУ, 2008. – 82с.